KR20190136789A - 가상 채널을 이용한 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20190136789A KR1020180062934A KR20180062934A KR20190136789A KR 20190136789 A KR20190136789 A KR 20190136789A KR 1020180062934 A KR1020180062934 A KR 1020180062934A KR 20180062934 A KR20180062934 A KR 20180062934A KR 20190136789 A KR20190136789 A KR 20190136789A
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Abstract

다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법은 제1 시간 구간에서 송신 어레이의 제1 송신 안테나가 안테나 신호를 송출하는 단계; 상기 제1 시간 구간에서 상기 안테나 신호가 탐지하고자 하는 객체들 각각에 반사된 제1 반사 신호들을 수신 어레이의 수신 안테나들이 수신하는 단계; 상기 제1 시간 구간과 서로 다른 제2 시간 구간에서 송신 어레이의 제2 송신 안테나가 상기 안테나 신호를 송출하는 단계; 상기 제2 시간 구간에서 상기 안테나 신호가 상기 객체들 각각에 반사된 제2 반사 신호들을 수신 어레이의 수신 안테나들이 수신하는 단계; 및 상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지하는 단계를 포함하고, 상기 제2 반사 신호들은, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 상기 제1 반사 신호들과 위상의 차이를 가지며, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 이동한 장소에 위치한 가상의 수신 어레이의 수신 안테나들이 각각 수신하는 상기 제1 반사 신호들과 동일한 위상을 가질 수 있다.

Description

가상 채널을 이용한 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치 및 그 방법{MULTIPLE TRANSMIT/RECEIVE ARRAY ANTENNA RADAR APPARATUS AND METHOD USING VIRTUAL CHANNEL}
본 발명은 다중 송수신 어레이 안테나 레이더에서 각도 해상도 및 각도 검출의 성능을 개선하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
레이더 센서의 채널의 수가 증가할수록, 각도 해상도는 증가한다. 레이더의 채널의 수는 안테나의 개수에 의해 결정되는데, 종래 DFT 기반 레이더 각도 추정 기법에서 고해상도의 성능을 얻기 위해서는, 복수의 수신 안테나를 필요로 한다. 더욱이, 추정하고자 하는 도래각의 범위를 높이기 위해서는 일정 거리 이상의 안테나 간의 간격을 둬야한다. 예를 들어, 채널의 개수가 부족한 경우, 다수의 탐지 객체가 인접해 있으면, 다수의 탐지 객체임에도 불구하고, 하나의 객체로 검출되는 문제가 있다.
그러나, 안테나를 추가하면, 레이더의 비용이 증가하며, 레이더가 설치될 공간에 제약이 있는 경우, 레이더에 안테나의 개수를 증가할 수 없다는 한계가 있다.
안테나의 추가 없이 도래각의 범위를 높이기 위하여 수신신호의 공액(conjugate)에 해당하는 신호를 생성함으로써 수신신호의 개수를 가상적으로 증가시키는 방식이 제안되었다. 그러나, 제안된 방법은 원래 신호와 가상적으로 생성된 신호와의 높은 상관도로 인해 스무딩과 같은 추가적인 연산을 필요로 할 뿐 아니라, 이 기법 역시 부분공간기반 방식에 적용되므로, 여전히 높은 연산 복잡도를 갖는 단점이 존재한다.
따라서, 연산 복잡도의 증가, 또는 안테나의 증가 없이 도래각의 범위를 높여 탐지율을 증가시키는 방법이 요청되고 있다.
본 발명은 수신한 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널들을 추가로 생성하고, 생성한 가상 채널 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지함으로써, 연산 복잡도의 증가 없이 탐지율을 증가시키고, 오경보율을 감소시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법은 제1 시간 구간에서 송신 어레이의 제1 송신 안테나가 안테나 신호를 송출하는 단계; 상기 제1 시간 구간에서 상기 안테나 신호가 탐지하고자 하는 객체들 각각에 반사된 제1 반사 신호들을 수신 어레이의 수신 안테나들이 수신하는 단계; 상기 제1 시간 구간과 서로 다른 제2 시간 구간에서 송신 어레이의 제2 송신 안테나가 상기 안테나 신호를 송출하는 단계; 상기 제2 시간 구간에서 상기 안테나 신호가 상기 객체들 각각에 반사된 제2 반사 신호들을 수신 어레이의 수신 안테나들이 수신하는 단계; 및 상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지하는 단계를 포함하고, 상기 제2 반사 신호들은, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 상기 제1 반사 신호들과 위상의 차이를 가지며, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 이동한 장소에 위치한 가상의 수신 어레이의 수신 안테나들이 각각 수신하는 상기 제1 반사 신호들과 동일한 위상을 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법은 상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널 신호들을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 객체를 탐지하는 단계는, 상기 가상 채널 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법의 송신 어레이의 제1 송신 안테나와 상기 송신 어레이의 제2 송신 안테나는, 상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하는 경우의 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격보다 증가된 간격으로 배치되어, 상기 복수의 가상 채널 신호를 생성하기 위하여 사용하는 상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 위상의 차이를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법의 상기 복수의 가상 채널 신호들을 생성하는 단계는, 수신 어레이의 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호와 제2 반사 신호를 동일한 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호 및 제2 빈사 신호와 조합하거나, 상기 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호를 서로 다른 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호 또는 제2 빈사 신호와 조합하거나, 상기 수신 안테나들 각각이 수신한 제2 반사 신호를 서로 다른 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호 또는 제2 빈사 신호와 조합하여 가상 채널 신호들을 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치는 제1 시간 구간에서 안테나 신호를 반복 송출하는 제1 송신 안테나와 상기 제1 시간 구간과 서로 다른 제2 시간 구간에서 상기 안테나 신호를 반복 송출하는 제2 송신 안테나를 포함하는 송신 어레이; 상기 제1 시간 구간에서 상기 안테나 신호가 객체들 각각에 반사된 제1 반사 신호들과 상기 제2 시간 구간에서 상기 안테나 신호가 객체들 각각에 반사된 제2 반사 신호들을 순차적으로 수신하는 복수의 수신 안테나들을 포함하는 수신 어레이; 및 상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지하는 프로세서를 포함하고, 상기 제2 반사 신호들은, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 상기 제1 반사 신호들과 위상의 차이를 가지며, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 이동한 장소에 위치한 가상의 수신 어레이의 수신 안테나들이 각각 수신하는 상기 제1 반사 신호들과 동일한 위상을 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치의 프로세서는 상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널 신호들을 생성하고, 상기 가상 채널 신호의 도래각을 추정하여 객체를 탐지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치의 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나는 상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하는 경우의 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격보다 증가된 간격으로 배치되여 상기 복수의 가상 채널 신호를 생성하기 위하여 사용하는 상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 위상의 차이를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치의 프로세서는 수신 어레이의 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호와 제2 반사 신호를 동일한 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호 및 제2 빈사 신호와 조합하거나, 상기 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호를 서로 다른 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호 또는 제2 빈사 신호와 조합하거나, 상기 수신 안테나들 각각이 수신한 제2 반사 신호를 서로 다른 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호 또는 제2 빈사 신호와 조합하여 가상 채널 신호들을 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 수신한 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널들을 추가로 생성하고, 생성한 가상 채널 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지함으로써, 연산 복잡도의 증가 없이 탐지율을 증가시키고, 오경보율을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 송신 어레이 안테나 및 수신 어레이 안테나의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 가상 채널을 생성하는 과정의 일례이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법은 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치를 나타내는 도면이다.
다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 송신 안테나 어레이(110), 수신 안테나 어레이(120), 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다. 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치(100)는 도래각 추정이 요구되는 레이더, 센서 네트워크 등의 영역에서 활용될 수 있다.
송신 안테나 어레이(110)는 제1 시간 구간에서 안테나 신호를 반복 송출하는 제1 송신 안테나와 제1 시간 구간과 서로 다른 제2 시간 구간에서 안테나 신호를 반복 송출하는 제2 송신 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 송신 안테나 어레이(110)는 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 이외에도 추가로 적어도 하나의 송신 안테나를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나 간의 간격은, 수신 안테나의 개수 및 기 설정된 상수에 따라 결정된 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 간의 간격의 정수 배수일 수 있다. 예를 들어, 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나 간의 간격 D는 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.
Figure pat00001
이때, K는 수신 안테나 어레이(120)에 포함된 수신 안테나의 개수이고, d는 수신 안테나 어레이(120)에 포함된 수신 안테나 간의 간격일 수 있다. 또한, p는 기 설정된 상수일 수 있다. 따라서, 수신 안테나 어레이(120)에 포함된 수신 안테나가 2개이고, P가 1인 경우, 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나 간의 간격 D는 (2+1)*d인 3d일 수 있다.
수신 안테나 어레이(120)는 제1 시간 구간 동안 안테나 신호가 객체들 각각에 반사된 제1 반사 신호들과 제2 시간 구간 동안 안테나 신호가 객체들 각각에 반사된 제2 반사 신호들을 순차적으로 수신하는 제1 수신 안테나, 제2 수신 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 수신 안테나 어레이(120)는 제1 수신 안테나, 제2 수신 안테나 이외에도 추가로 적어도 하나의 수신 안테나를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제2 반사 신호들은, 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 제1 반사 신호들과 위상의 차이를 가질 수 있다. 구체적으로, 제2 반사 신호는 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 이동한 장소에 위치한 가상의 수신 어레이의 수신 안테나들이 각각 수신하는 제1 반사 신호들과 동일한 위상을 가질 수 있다.
프로세서(130)는 제1 반사 신호들과 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 제1 반사 신호들과 제2 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널 신호들을 생성하고, 가상 채널 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지할 수도 있다. 이때, 프로세서(130)는 수신 어레이의 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호와 제2 반사 신호를 동일한 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호 및 제2 빈사 신호와 조합하거나, 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호를 서로 다른 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호 또는 제2 빈사 신호와 조합하거나, 수신 안테나들 각각이 수신한 제2 반사 신호를 다른 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호 또는 제2 빈사 신호와 조합하여 가상 채널 신호들을 생성할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(130)는 제1 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호를 이용하여 제1 가상 채널 신호를 생성하고, 제1 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호와 제2 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호를 이용하여 제2 가상 채널 신호를 생성할 수 있다.
그리고, 프로세서(130)는 제2 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호를 이용하여 제3 가상 채널 신호를 생성하고, 제1 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호와 제1 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제4 가상 채널 신호를 생성할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 제1 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호와 제2 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제5 가상 채널 신호를 생성하고, 제2 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호와 제2 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제6 가상 채널 신호를 생성할 수 있다.
그리고, 프로세서(130)는 제1 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제7 가상 채널 신호를 생성하고, 제1 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호와 제2 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제8 가상 채널 신호를 생성하며, 제2 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제9 가상 채널 신호를 생성할 수 있다.
또한, 가상 채널 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지하는 실시예에서 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나는, 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하는 실시예에 포함된 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나 간의 간격보다 증가된 간격으로 배치됨으로써, 복수의 가상 채널 신호를 생성하기 위하여 사용하는 제1 반사 신호들과 제2 반사 신호들의 위상의 차이를 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지하는 실시예에 포함된 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나 간의 간격이 2d인 경우, 가상 채널 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지하는 실시예에 포함된 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나 간의 간격은 3d일 수 있다.
이때, 프로세서(130)는 탐지하고자 하는 객체의 개수에 따라 제1 송신 안테나가 안테나 신호를 반복 송출하는 회수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 탐지하고자 하는 객체가 도 1에 도시된 바와 같이 제1 객체(101), 제2 객체(120)의 2개인 경우, 프로세서(130)는 송신 안테나 어레이(110)에 포함된 제1 송신 안테나가 안테나 신호를 반복 송출하는 회수를 2회로 결정 할 수 있다. 이때, 수신 안테나 어레이(120)의 수신 안테나들 중 제1 수신 안테나는 안테나 신호가 제1 객체(101)에 반사된 제1 반사 신호를 수신하고, 제2 수신 안테나는 안테나 신호가 제2 객체(102)에 반사된 제1 반사 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, K개의 수신 안테나 어레이(120)에 포함된 수신 안테나들 중 제k 수신 안테나에 수신된 제1 반사 신호인
Figure pat00002
는 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00003
이때,
Figure pat00004
의 위첨자인 (1)은 제1시간 구간임을 의미하고, M은 탐지 객체의 총 개수일 수 있다. 예를 들어 도 1과 같은 실시예에서 탐지하고자 하는 객체는 제1 객체(101), 제2 객체(120)이므로 M은 2일 수 있다.
또한,
Figure pat00005
는 안테나 신호의 파장이고, am은 m번째 객체에 반사된 안테나 신호의 복소 계수일 수 있다. 그리고, θm은 m번째 객체의 도래각 성분이고,
Figure pat00006
는 제1시간 구간에서 제k 수인 안테나에서 수신한 가산성 가우시안 잡음 성분일 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 탐지하고자 하는 객체의 개수에 따라 제2 송신 안테나가 안테나 신호를 반복 송출하는 회수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 탐지하고자 하는 객체가 도 1에 도시된 바와 같이 제1 객체(101), 제2 객체(120)의 2개인 경우, 프로세서(130)는 송신 안테나 어레이(110)에 포함된 제2 송신 안테나가 안테나 신호를 반복 송출하는 회수를 2회로 결정 할 수 있다. 이때, 수신 안테나 어레이(120)의 수신 안테나들 중 제1 수신 안테나는 안테나 신호가 제1 객체(101)에 반사된 제2 반사 신호를 수신하고, 제2 수신 안테나는 안테나 신호가 제2 객체(102)에 반사된 제2 반사 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, K개의 수신 안테나 어레이(120)에 포함된 수신 안테나들 중 제k 수신 안테나에 수신된 제2 반사 신호인
Figure pat00007
는 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00008
이때, p가 1이 아닌 경우, K+1은 k+p로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치는 수신한 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널들을 추가로 생성하고, 생성한 가상 채널 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지함으로써, 연산 복잡도의 증가 없이 탐지율을 증가시키고, 오경보율을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치는 수신한 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널들을 추가로 생성할 수 있으므로, 공간 또는 비용의 문제 등으로 인해 채널 개수가 제한적인 경우 저하될 수 있는 도래각의 해상도를 높일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 송신 어레이 안테나 및 수신 어레이 안테나의 구조를 나타내는 도면이다.
수신 어레이 안테나(120)에 포함된 제1 수신 안테나(221)와 제2 수신 안테나(222) 간의 간격이 d인 경우, 송신 어레이 안테나(110)에 포함된 제1 송신 안테나(211)와 제2 송신 안테나(212) 간의 간격은 도 2에 도시된 바와 같이 3d일 수 있다.
그리고, 제1 시간 간격에서 제1 송신 안테나(211)가 안테나 신호를 전송할 경우, 제1 수신 안테나(221)와 제2 수신 안테나(222)는 실제 어레이 영역(Real array region)(220)에서 제1 반사 신호를 수신할 수 있다.
또한, 제2 시간 간격에서 제2 송신 안테나(221)가 안테나 신호를 전송할 경우, 제1 송신 안테나(211)와 제2 송신 안테나(212) 간의 간격에 따라 제2 반사 신호는 제1 반사 신호와 비교하여 위상이 3d만큼 이동한 효과를 가질 수 있다.
따라서, 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호는 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나가 각각 가상 어레이 영역(Virtual array region)(230)의 위치(231), 위치(234)에서 수신한 제1 반사 신호와 동일할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 가상 채널을 생성하는 과정의 일례이다.
프로세서(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호
Figure pat00009
, 제2 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호
Figure pat00010
, 제1 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호
Figure pat00011
, 및 제2 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호
Figure pat00012
를 조합하여 가상 채널 u1 내지 u9를 생성할 수 있다.
잡음성분은 무시하고, d를
Figure pat00013
/2로 가정하며, 송신 안테나 어레이(110)에 포함된 송신 안테나의 개수가 2이고, 수신 안테나 어레이(120)에 포함된 수신 안테나의 개수가 2인 경우, 도 3은 수학식 4로 표시할 수도 있다.
Figure pat00014
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(410)에서 송신 어레이(110)의 제1 송신 안테나는 제1 시간 구간에서 탐지하고자 하는 객체의 개수에 따라 반복하여 안테나 신호를 송출할 수 있다.
단계(420)에서 수신 어레이(120)의 수신 안테나들은 단계(410)에서 제1 송신 안테나가 송출한 안테나 신호가 객체들 각각에 반사된 제1 반사 신호들을 순차적으로 수신할 수 있다.
단계(430)에서 송신 어레이(110)의 제2 송신 안테나는 제2 시간 구간에서 탐지하고자 하는 객체의 개수에 따라 반복하여 안테나 신호를 송출할 수 있다. 이때, 안테나 신호는 안테나 신호와 동일한 안테나 신호일 수 있다. 즉, 안테나 신호는 제2 시간 구간에 송신 어레이(110)에서 송출되는 안테나 신호일 수 있다.
단계(440)에서 수신 어레이(120)의 수신 안테나들은 단계(430)에서 제2 송신 안테나가 송출한 안테나 신호가 객체들 각각에 반사된 제2 반사 신호들을 순차적으로 수신할 수 있다.
단계(450)에서 프로세서(130)는 단계(420)에서 수신한 제1 반사 신호들과 단계(440)에서 수신한 제2 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널 신호들을 생성할 수 있다.
이때, 프로세서(130)는 제1 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호를 이용하여 제1 가상 채널 신호를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 제1 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호와 제2 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호를 이용하여 제2 가상 채널 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 프로세서(130)는 제2 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호를 이용하여 제3 가상 채널 신호를 생성할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 제1 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호와 제1 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제4 가상 채널 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 프로세서(130)는 제1 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호와 제2 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제5 가상 채널 신호를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 제2 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호와 제2 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제6 가상 채널 신호를 생성할 수 있다.
그리고, 프로세서(130)는 제1 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제7 가상 채널 신호를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 제1 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호와 제2 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제8 가상 채널 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 프로세서(130)는 제2 수신 안테나가 수신한 제2 반사 신호를 이용하여 제9 가상 채널 신호를 생성할 수 있다.
단계(460)에서 프로세서(130)는 가상 채널 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지할 수 있다.
본 발명은 수신한 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널들을 추가로 생성하고, 생성한 가상 채널 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지함으로써, 연산 복잡도의 증가 없이 탐지율을 증가시키고, 오경보율을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 수신한 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널들을 추가로 생성할 수 있으므로, 공간 또는 비용의 문제 등으로 인해 채널 개수가 제한적인 경우 저하될 수 있는 도래각의 해상도를 높일 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
110: 송신 안테나 어레이
120: 수신 안테나 어레이
130: 프로세서

Claims (8)

  1. 제1 시간 구간에서 송신 어레이의 제1 송신 안테나가 안테나 신호를 송출하는 단계;
    상기 제1 시간 구간에서 상기 안테나 신호가 탐지하고자 하는 객체들 각각에 반사된 제1 반사 신호들을 수신 어레이의 수신 안테나들이 수신하는 단계;
    상기 제1 시간 구간과 서로 다른 제2 시간 구간에서 송신 어레이의 제2 송신 안테나가 상기 안테나 신호를 송출하는 단계;
    상기 제2 시간 구간에서 상기 안테나 신호가 상기 객체들 각각에 반사된 제2 반사 신호들을 수신 어레이의 수신 안테나들이 수신하는 단계; 및
    상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 반사 신호들은,
    상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 상기 제1 반사 신호들과 위상의 차이를 가지며, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 이동한 장소에 위치한 가상의 수신 어레이의 수신 안테나들이 각각 수신하는 상기 제1 반사 신호들과 동일한 위상을 가지는 다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널 신호들을 생성하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 객체를 탐지하는 단계는,
    상기 가상 채널 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지하는 다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나는,
    상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하는 경우의 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격보다 증가된 간격으로 배치되어 상기 복수의 가상 채널 신호를 생성하기 위하여 사용하는 상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 위상의 차이를 증가시키는 다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 가상 채널 신호들을 생성하는 단계는,
    수신 어레이의 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호와 제2 반사 신호를 동일한 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호 및 제2 빈사 신호와 조합하거나, 상기 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호를 서로 다른 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호 또는 제2 빈사 신호와 조합하거나, 상기 수신 안테나들 각각이 수신한 제2 반사 신호를 서로 다른 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호 또는 제2 빈사 신호와 조합하여 가상 채널 신호들을 생성하는 다중 송수신 어레이 안테나 레이더의 객체 탐지 방법.
  5. 제1 시간 구간에서 안테나 신호를 반복 송출하는 제1 송신 안테나와 상기 제1 시간 구간과 서로 다른 제2 시간 구간에서 상기 안테나 신호를 반복 송출하는 제2 송신 안테나를 포함하는 송신 어레이;
    상기 제1 시간 구간에서 상기 안테나 신호가 객체들 각각에 반사된 제1 반사 신호들과 상기 제2 시간 구간에서 상기 안테나 신호가 객체들 각각에 반사된 제2 반사 신호들을 순차적으로 수신하는 복수의 수신 안테나들을 포함하는 수신 어레이; 및
    상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하여 객체를 탐지하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 제2 반사 신호들은,
    상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 상기 제1 반사 신호들과 위상의 차이를 가지며, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격에 따라 이동한 장소에 위치한 가상의 수신 어레이의 수신 안테나들이 각각 수신하는 상기 제1 반사 신호들과 동일한 위상을 가지는 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들을 조합하여 복수의 가상 채널 신호들을 생성하고, 상기 가상 채널 신호의 도래각을 추정하여 객체를 탐지하는 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나는,
    상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 도래각을 추정하는 경우의 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 간의 간격보다 증가된 간격으로 배치되여 상기 복수의 가상 채널 신호를 생성하기 위하여 사용하는 상기 제1 반사 신호들과 상기 제2 반사 신호들의 위상의 차이를 증가시키는 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    수신 어레이의 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호와 제2 반사 신호를 동일한 수신 안테나가 수신한 제1 반사 신호 및 제2 빈사 신호와 조합하거나, 상기 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호를 서로 다른 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호 또는 제2 빈사 신호와 조합하거나, 상기 수신 안테나들 각각이 수신한 제2 반사 신호를 서로 다른 수신 안테나들 각각이 수신한 제1 반사 신호 또는 제2 빈사 신호와 조합하여 가상 채널 신호들을 생성하는 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치.

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